摘 要：豬的人工授精技術(shù)已較為成熟，精液在液態(tài)下保存以及子宮頸輸精技術(shù)已在現(xiàn)代養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)中被廣泛應(yīng)用。新興的人工授精方式，如子宮內(nèi)輸精法、子宮角輸精法和腹腔內(nèi)窺鏡輸精法，也獲得了長足的發(fā)展。成熟的技術(shù)體系和新技術(shù)的發(fā)展，為冷凍精液和性控精液在現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)中的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：豬；人工授精；輸精
豬的人工授精（artificial insemination, AI）技術(shù)始于20世紀(jì)30年代，但直到80年代中期才在養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)中被廣泛應(yīng)用。目前，世界范圍內(nèi)接近60%的母豬都是通過人工授精技術(shù)受孕的。 在一些歐洲和北美國家，如比利時(shí)、意大利、荷蘭、美國和加拿大，超過80%的母豬是通過該技術(shù)受孕的，而且這個(gè)比例還在逐年上升。我國豬人工授精技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代，但由于當(dāng)時(shí)設(shè)備儀器相對落后，只能由專門的人工授精員進(jìn)行輸精，未能在養(yǎng)豬業(yè)中得到理想的推廣。90年代以后，由于技術(shù)改進(jìn)、設(shè)備更新，該技術(shù)得到了迅速的普及。目前，全國范圍內(nèi)豬的人工授精比例已接近40%，北京的比例已接近50%，規(guī)?；B(yǎng)豬場達(dá)到85%以上。
豬的輸精方法主要有三種：子宮頸輸精法（intra-cervical insemination, intra-CAI），子宮內(nèi)輸精法（post-cervical insemination, post-CAI）和子宮角輸精法（deep uterine insemination, DUI）。其中，子宮內(nèi)輸精法和子宮角輸精法使用精液量少，適用于冷凍精液、性控精液[ ]等，但操作相對復(fù)雜；現(xiàn)在的生產(chǎn)中主要采用子宮頸輸精法。
1 子宮頸輸精法
世界上每年大約有2700萬頭次豬進(jìn)行人工授精，使用的精液絕大部分是16～18℃條件下最多可保存3d的液態(tài)冷藏精液。普遍使用子宮頸輸精法（intra-cervical insemination, intra-CAI）將80～100mL的精液輸入到子宮頸內(nèi)，在發(fā)情期輸精2～3次，每次輸精25億以上，受孕率可達(dá)80～90%，與自然交配的產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)相當(dāng)，甚至更高。此外，使用冷凍精液進(jìn)行人工授精的比例接近1%，盡管每次的輸精量高達(dá)50～60億，但受孕率較冷藏精液低，即使在最好的繁育管理?xiàng)l件下也只有70%左右的受孕率。
子宮頸輸精法存在的問題主要是由輸精位置造成的。這種方法的輸精位置相對比較靠外，極易造成精液逆流，實(shí)際生產(chǎn)中約有30～40%的精液在輸精后1 h內(nèi)從生殖道中流出；同時(shí)，輸精位置距離受精部位相對較遠(yuǎn)，輸入精液后2～3 h，經(jīng)過母豬生殖系統(tǒng)中的子宮頸后部的皺褶部、子宮輸卵管連接部和輸卵管壺峽連接部的篩選排斥，最終能夠到達(dá)輸卵管壺腹部的精液數(shù)量很少。比如，向成年母豬輸精30億精子，只有大約10萬個(gè)能夠到達(dá)子宮輸卵管連接處，最終只有大約1000個(gè)精子到達(dá)了輸卵管峽部的精子儲(chǔ)存庫[2]。這種精液損失現(xiàn)象在精子質(zhì)量較差時(shí)表現(xiàn)為嚴(yán)重。因此，比較合理的改進(jìn)措施是將精液輸?shù)阶訉m頸后更深的部位，從而保證更多的精子能夠到達(dá)子宮輸卵管連接部，或者說在保證正常的產(chǎn)仔率與產(chǎn)仔數(shù)的前提下，有效的授精方式是輸入盡可能少的有足夠數(shù)量的精子進(jìn)入輸卵管子宮連接部。
2 子宮內(nèi)輸精法
子宮內(nèi)輸精，是把輸精裝置穿過一個(gè)事先插入子宮頸皺褶的常規(guī)導(dǎo)尿軟管，直接把精液注入子宮體內(nèi)的輸精方式。使用的輸精裝置比常規(guī)輸尿軟管長15～20 cm。英國學(xué)者Waston 等[3]使用子宮內(nèi)人工授精技術(shù)分別對3240頭經(jīng)產(chǎn)母豬進(jìn)行輸精，產(chǎn)仔率為88.7%，胎產(chǎn)仔數(shù)為12.1頭，試驗(yàn)對照組采用子宮頸人工授精技術(shù)，產(chǎn)仔率為91.3%，胎產(chǎn)仔數(shù)為12.5頭，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)均無顯著差異。Roberts 等[4]在對1783頭經(jīng)產(chǎn)母豬分別輸入精量為10億和30億，在獲得相似產(chǎn)仔率的情況下，胎產(chǎn)仔數(shù)分別為10.2頭和12.3頭。
使用子宮內(nèi)人工授精技術(shù)，每次輸精10億可以獲得正常的產(chǎn)仔率，但胎產(chǎn)仔數(shù)比子宮頸人工授精技術(shù)低。產(chǎn)仔率正常的原因是輸精位置相對子宮頸輸精較深，越過了子宮頸皺褶,而且精液逆流能夠減少20%左右。胎產(chǎn)仔數(shù)減少的原因尚不確定，學(xué)者Roberts等[4]認(rèn)為是操作不當(dāng)。另外，精子老化以及輸精時(shí)間與排卵時(shí)間間隔不佳，在輸精量較少時(shí)都有可能造成胎產(chǎn)仔數(shù)下降。所以，應(yīng)該增加輸精量，以提高在當(dāng)前生產(chǎn)條件下使用子宮內(nèi)人工授精獲得正常的生產(chǎn)效率。
3 子宮角輸精法
子宮角輸精，是把一個(gè)柔韌纖細(xì)的裝置，穿過事先插入子宮頸皺褶的常規(guī)輸尿軟管，導(dǎo)入一側(cè)子宮角，以便輸精裝置能夠順著子宮腔前進(jìn)，使精液直接注入到子宮角近端1/3處。Vazquez等[5]使用子宮角人工授精技術(shù)，對329頭經(jīng)產(chǎn)母豬輸精1.5億精子/頭，產(chǎn)仔率為83.3%，胎產(chǎn)仔數(shù)為9.2頭； 試驗(yàn)對照組采用子宮頸輸精30億精子/頭，產(chǎn)仔率為87.3%，胎產(chǎn)仔數(shù)為10.4頭。 兩種方式間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是子宮角人工授精的胎產(chǎn)仔數(shù)絕對值較低。Day等[6]使用子宮角人工授精技術(shù)，對105頭經(jīng)產(chǎn)母豬兩次輸精，每次1.5億精子/頭，產(chǎn)仔率為83%，胎產(chǎn)仔數(shù)為10.5頭； 試驗(yàn)對照組采用子宮頸輸精30億精子/頭，產(chǎn)仔率為90%，胎產(chǎn)仔數(shù)為12.9頭，兩種方式間統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著，子宮角人工授精的產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)均顯著低于對照組。以上研究結(jié)果顯示，可以通過增加輸精量以提高胎產(chǎn)仔數(shù)。
子宮角人工授精技術(shù)需要將輸精管準(zhǔn)確地 插入到子宮及子宮角近端1/3處，所以操作人員要經(jīng)過一定的培訓(xùn)和練習(xí)。生產(chǎn)中人工授精后陰門出現(xiàn)血液很可能與外傷有關(guān)，未正確操作裝置所致。同時(shí)，該技術(shù)要慎用于初配母豬，因?yàn)槌跖淠肛i子宮頸較細(xì)，授精裝置通過比較困難，操作不當(dāng)極易造成生殖道外傷。
4 腹腔內(nèi)窺鏡輸精法
腹腔內(nèi)窺鏡人工授精技術(shù)是利用腹腔內(nèi)窺鏡裝置，通過微創(chuàng)手術(shù)，將精液直接輸入到子宮輸精管連接部。Fantinati等[7]利用腹腔內(nèi)窺鏡技術(shù)，對經(jīng)產(chǎn)母豬實(shí)施人工授精，直接把精液輸入到子宮輸卵管連接處，在保證高受精率的前提下輸精量可降低到每側(cè)子宮角500萬。Vazquez等[8]使用腹腔內(nèi)窺鏡人工授精技術(shù)，每側(cè)子宮角輸入30萬個(gè)性別分離后的精子，受孕率也可達(dá)到80%。研究表明，由于性別分離后的精子在雌性生殖道中的存活時(shí)間較短，所以可以采用排卵前輸精的方法來提高受孕率。
與把精液直接輸入子宮的剖腹手術(shù)相比，腹腔鏡法是一種創(chuàng)傷較小的手術(shù)，不僅可以應(yīng)用于要求較高的科研試驗(yàn)，并且可在條件較好的大規(guī)模養(yǎng)殖場培訓(xùn)推廣。但是，腹腔內(nèi)窺鏡相對于普通的人工授精器械較為復(fù)雜，造價(jià)較高，而且需要較高專業(yè)水平的技術(shù)人員操作。所以，中小型規(guī)模的養(yǎng)殖場不宜使用該裝置。
5 展望
如果要使子宮頸人工授精獲得令人滿意的產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)，那么就應(yīng)該提高輸精量。在低溫（4℃）保存的新鮮液態(tài)精液應(yīng)在25億以上，冷凍精液（-79℃干冰保存和-196℃液氮保存）應(yīng)在50～60億以上。如此大的輸精量降低了良種公豬精液的利用效率和商業(yè)化價(jià)值；而且，當(dāng)精液的數(shù)量有限，同時(shí)大量的母豬需要授精時(shí)，精液來源可能出現(xiàn)短缺，造成能繁母豬的生產(chǎn)力下降。因此，養(yǎng)豬生產(chǎn)者和種豬企業(yè)迫切要求在不降低繁殖率的前提下，減少輸精量，所以有必要選擇和改進(jìn)合適的人工授精方式，來解決精液來源和輸精量之間的矛盾。研究人員最近提出的輸精方式，即子宮內(nèi)輸精和子宮角輸精，可以減少人工授精對輸精量的要求，子宮內(nèi)輸精6億或者子宮角輸精1.5億能夠達(dá)到子宮頸輸精25億的受精效果。因此，這兩種方式被視為在精源有限，或者高質(zhì)量種公豬的精液需要被盡可能有效利用的條件下實(shí)用、有效的授精方式。
在大型種公豬場使用冷凍精液進(jìn)行人工授精，或者跨地區(qū)大范圍實(shí)施聯(lián)合育種，建立遺傳聯(lián)系的過程中，充分利用優(yōu)秀種公豬的遺傳潛力很有必要。然而，冷凍精液在世界范圍內(nèi)的人工授精中應(yīng)用率不到1%，究其原因是因?yàn)槔鋬鼍鹤訉m頸授精的繁殖率低于冷藏精液，且其輸精量較大。針對此問題，研究人員在西班牙、澳大利亞和瑞典進(jìn)行了試驗(yàn)，并認(rèn)為子宮內(nèi)輸精和子宮角輸精是提高冷凍精液受精產(chǎn)仔的有效方式，并可以商業(yè)化推廣應(yīng)用。
研究和應(yīng)用適當(dāng)?shù)娜斯な诰绞?，不僅可以提高繁殖率，還可以促進(jìn)冷凍精液和性控精液在養(yǎng)豬業(yè)中的應(yīng)用。同時(shí)，一些新的繁殖生物技術(shù)，如以精子為載體的轉(zhuǎn)基因（SMGT）研究，同樣依賴于有效的輸精方式。目前，豬冷凍精液和性別控制精液正在試驗(yàn)推廣，而以精子為載體的轉(zhuǎn)基因、精子膠囊和精子凍干技術(shù)將在未來幾年內(nèi)得到發(fā)展，這些技術(shù)被養(yǎng)豬人接受并采用，最終還是取決于他們在實(shí)際生產(chǎn)中的利用效率。
關(guān)鍵詞：豬；人工授精；輸精
豬的人工授精（artificial insemination, AI）技術(shù)始于20世紀(jì)30年代，但直到80年代中期才在養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)中被廣泛應(yīng)用。目前，世界范圍內(nèi)接近60%的母豬都是通過人工授精技術(shù)受孕的。 在一些歐洲和北美國家，如比利時(shí)、意大利、荷蘭、美國和加拿大，超過80%的母豬是通過該技術(shù)受孕的，而且這個(gè)比例還在逐年上升。我國豬人工授精技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代，但由于當(dāng)時(shí)設(shè)備儀器相對落后，只能由專門的人工授精員進(jìn)行輸精，未能在養(yǎng)豬業(yè)中得到理想的推廣。90年代以后，由于技術(shù)改進(jìn)、設(shè)備更新，該技術(shù)得到了迅速的普及。目前，全國范圍內(nèi)豬的人工授精比例已接近40%，北京的比例已接近50%，規(guī)?；B(yǎng)豬場達(dá)到85%以上。
豬的輸精方法主要有三種：子宮頸輸精法（intra-cervical insemination, intra-CAI），子宮內(nèi)輸精法（post-cervical insemination, post-CAI）和子宮角輸精法（deep uterine insemination, DUI）。其中，子宮內(nèi)輸精法和子宮角輸精法使用精液量少，適用于冷凍精液、性控精液[ ]等，但操作相對復(fù)雜；現(xiàn)在的生產(chǎn)中主要采用子宮頸輸精法。
1 子宮頸輸精法
世界上每年大約有2700萬頭次豬進(jìn)行人工授精，使用的精液絕大部分是16～18℃條件下最多可保存3d的液態(tài)冷藏精液。普遍使用子宮頸輸精法（intra-cervical insemination, intra-CAI）將80～100mL的精液輸入到子宮頸內(nèi)，在發(fā)情期輸精2～3次，每次輸精25億以上，受孕率可達(dá)80～90%，與自然交配的產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)相當(dāng)，甚至更高。此外，使用冷凍精液進(jìn)行人工授精的比例接近1%，盡管每次的輸精量高達(dá)50～60億，但受孕率較冷藏精液低，即使在最好的繁育管理?xiàng)l件下也只有70%左右的受孕率。
子宮頸輸精法存在的問題主要是由輸精位置造成的。這種方法的輸精位置相對比較靠外，極易造成精液逆流，實(shí)際生產(chǎn)中約有30～40%的精液在輸精后1 h內(nèi)從生殖道中流出；同時(shí)，輸精位置距離受精部位相對較遠(yuǎn)，輸入精液后2～3 h，經(jīng)過母豬生殖系統(tǒng)中的子宮頸后部的皺褶部、子宮輸卵管連接部和輸卵管壺峽連接部的篩選排斥，最終能夠到達(dá)輸卵管壺腹部的精液數(shù)量很少。比如，向成年母豬輸精30億精子，只有大約10萬個(gè)能夠到達(dá)子宮輸卵管連接處，最終只有大約1000個(gè)精子到達(dá)了輸卵管峽部的精子儲(chǔ)存庫[2]。這種精液損失現(xiàn)象在精子質(zhì)量較差時(shí)表現(xiàn)為嚴(yán)重。因此，比較合理的改進(jìn)措施是將精液輸?shù)阶訉m頸后更深的部位，從而保證更多的精子能夠到達(dá)子宮輸卵管連接部，或者說在保證正常的產(chǎn)仔率與產(chǎn)仔數(shù)的前提下，有效的授精方式是輸入盡可能少的有足夠數(shù)量的精子進(jìn)入輸卵管子宮連接部。
2 子宮內(nèi)輸精法
子宮內(nèi)輸精，是把輸精裝置穿過一個(gè)事先插入子宮頸皺褶的常規(guī)導(dǎo)尿軟管，直接把精液注入子宮體內(nèi)的輸精方式。使用的輸精裝置比常規(guī)輸尿軟管長15～20 cm。英國學(xué)者Waston 等[3]使用子宮內(nèi)人工授精技術(shù)分別對3240頭經(jīng)產(chǎn)母豬進(jìn)行輸精，產(chǎn)仔率為88.7%，胎產(chǎn)仔數(shù)為12.1頭，試驗(yàn)對照組采用子宮頸人工授精技術(shù)，產(chǎn)仔率為91.3%，胎產(chǎn)仔數(shù)為12.5頭，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)均無顯著差異。Roberts 等[4]在對1783頭經(jīng)產(chǎn)母豬分別輸入精量為10億和30億，在獲得相似產(chǎn)仔率的情況下，胎產(chǎn)仔數(shù)分別為10.2頭和12.3頭。
使用子宮內(nèi)人工授精技術(shù)，每次輸精10億可以獲得正常的產(chǎn)仔率，但胎產(chǎn)仔數(shù)比子宮頸人工授精技術(shù)低。產(chǎn)仔率正常的原因是輸精位置相對子宮頸輸精較深，越過了子宮頸皺褶,而且精液逆流能夠減少20%左右。胎產(chǎn)仔數(shù)減少的原因尚不確定，學(xué)者Roberts等[4]認(rèn)為是操作不當(dāng)。另外，精子老化以及輸精時(shí)間與排卵時(shí)間間隔不佳，在輸精量較少時(shí)都有可能造成胎產(chǎn)仔數(shù)下降。所以，應(yīng)該增加輸精量，以提高在當(dāng)前生產(chǎn)條件下使用子宮內(nèi)人工授精獲得正常的生產(chǎn)效率。
3 子宮角輸精法
子宮角輸精，是把一個(gè)柔韌纖細(xì)的裝置，穿過事先插入子宮頸皺褶的常規(guī)輸尿軟管，導(dǎo)入一側(cè)子宮角，以便輸精裝置能夠順著子宮腔前進(jìn)，使精液直接注入到子宮角近端1/3處。Vazquez等[5]使用子宮角人工授精技術(shù)，對329頭經(jīng)產(chǎn)母豬輸精1.5億精子/頭，產(chǎn)仔率為83.3%，胎產(chǎn)仔數(shù)為9.2頭； 試驗(yàn)對照組采用子宮頸輸精30億精子/頭，產(chǎn)仔率為87.3%，胎產(chǎn)仔數(shù)為10.4頭。 兩種方式間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是子宮角人工授精的胎產(chǎn)仔數(shù)絕對值較低。Day等[6]使用子宮角人工授精技術(shù)，對105頭經(jīng)產(chǎn)母豬兩次輸精，每次1.5億精子/頭，產(chǎn)仔率為83%，胎產(chǎn)仔數(shù)為10.5頭； 試驗(yàn)對照組采用子宮頸輸精30億精子/頭，產(chǎn)仔率為90%，胎產(chǎn)仔數(shù)為12.9頭，兩種方式間統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著，子宮角人工授精的產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)均顯著低于對照組。以上研究結(jié)果顯示，可以通過增加輸精量以提高胎產(chǎn)仔數(shù)。
子宮角人工授精技術(shù)需要將輸精管準(zhǔn)確地 插入到子宮及子宮角近端1/3處，所以操作人員要經(jīng)過一定的培訓(xùn)和練習(xí)。生產(chǎn)中人工授精后陰門出現(xiàn)血液很可能與外傷有關(guān)，未正確操作裝置所致。同時(shí)，該技術(shù)要慎用于初配母豬，因?yàn)槌跖淠肛i子宮頸較細(xì)，授精裝置通過比較困難，操作不當(dāng)極易造成生殖道外傷。
4 腹腔內(nèi)窺鏡輸精法
腹腔內(nèi)窺鏡人工授精技術(shù)是利用腹腔內(nèi)窺鏡裝置，通過微創(chuàng)手術(shù)，將精液直接輸入到子宮輸精管連接部。Fantinati等[7]利用腹腔內(nèi)窺鏡技術(shù)，對經(jīng)產(chǎn)母豬實(shí)施人工授精，直接把精液輸入到子宮輸卵管連接處，在保證高受精率的前提下輸精量可降低到每側(cè)子宮角500萬。Vazquez等[8]使用腹腔內(nèi)窺鏡人工授精技術(shù)，每側(cè)子宮角輸入30萬個(gè)性別分離后的精子，受孕率也可達(dá)到80%。研究表明，由于性別分離后的精子在雌性生殖道中的存活時(shí)間較短，所以可以采用排卵前輸精的方法來提高受孕率。
與把精液直接輸入子宮的剖腹手術(shù)相比，腹腔鏡法是一種創(chuàng)傷較小的手術(shù)，不僅可以應(yīng)用于要求較高的科研試驗(yàn)，并且可在條件較好的大規(guī)模養(yǎng)殖場培訓(xùn)推廣。但是，腹腔內(nèi)窺鏡相對于普通的人工授精器械較為復(fù)雜，造價(jià)較高，而且需要較高專業(yè)水平的技術(shù)人員操作。所以，中小型規(guī)模的養(yǎng)殖場不宜使用該裝置。
5 展望
如果要使子宮頸人工授精獲得令人滿意的產(chǎn)仔率和胎產(chǎn)仔數(shù)，那么就應(yīng)該提高輸精量。在低溫（4℃）保存的新鮮液態(tài)精液應(yīng)在25億以上，冷凍精液（-79℃干冰保存和-196℃液氮保存）應(yīng)在50～60億以上。如此大的輸精量降低了良種公豬精液的利用效率和商業(yè)化價(jià)值；而且，當(dāng)精液的數(shù)量有限，同時(shí)大量的母豬需要授精時(shí)，精液來源可能出現(xiàn)短缺，造成能繁母豬的生產(chǎn)力下降。因此，養(yǎng)豬生產(chǎn)者和種豬企業(yè)迫切要求在不降低繁殖率的前提下，減少輸精量，所以有必要選擇和改進(jìn)合適的人工授精方式，來解決精液來源和輸精量之間的矛盾。研究人員最近提出的輸精方式，即子宮內(nèi)輸精和子宮角輸精，可以減少人工授精對輸精量的要求，子宮內(nèi)輸精6億或者子宮角輸精1.5億能夠達(dá)到子宮頸輸精25億的受精效果。因此，這兩種方式被視為在精源有限，或者高質(zhì)量種公豬的精液需要被盡可能有效利用的條件下實(shí)用、有效的授精方式。
在大型種公豬場使用冷凍精液進(jìn)行人工授精，或者跨地區(qū)大范圍實(shí)施聯(lián)合育種，建立遺傳聯(lián)系的過程中，充分利用優(yōu)秀種公豬的遺傳潛力很有必要。然而，冷凍精液在世界范圍內(nèi)的人工授精中應(yīng)用率不到1%，究其原因是因?yàn)槔鋬鼍鹤訉m頸授精的繁殖率低于冷藏精液，且其輸精量較大。針對此問題，研究人員在西班牙、澳大利亞和瑞典進(jìn)行了試驗(yàn)，并認(rèn)為子宮內(nèi)輸精和子宮角輸精是提高冷凍精液受精產(chǎn)仔的有效方式，并可以商業(yè)化推廣應(yīng)用。
研究和應(yīng)用適當(dāng)?shù)娜斯な诰绞?，不僅可以提高繁殖率，還可以促進(jìn)冷凍精液和性控精液在養(yǎng)豬業(yè)中的應(yīng)用。同時(shí)，一些新的繁殖生物技術(shù)，如以精子為載體的轉(zhuǎn)基因（SMGT）研究，同樣依賴于有效的輸精方式。目前，豬冷凍精液和性別控制精液正在試驗(yàn)推廣，而以精子為載體的轉(zhuǎn)基因、精子膠囊和精子凍干技術(shù)將在未來幾年內(nèi)得到發(fā)展，這些技術(shù)被養(yǎng)豬人接受并采用，最終還是取決于他們在實(shí)際生產(chǎn)中的利用效率。
